(57)【要約】【課題】近接場光照射部との接触などに対して耐久性を有する光記録媒体であり、かつ、所望の高い開口数を得ることの可能な光記録媒体を提供し、これを用いて安定した記録再生の可能な近接場光を用いる光記録再生方法を提供する。【解決手段】光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として照射して記録及び／又は再生を行う光記録媒体であって、光記録媒体１０の光入射側の表面に、光透過性材料部７Ａ中に、この光透過性材料部７Ａに比して高い屈折率を有する高屈折率材料部７Ｂが混合された混合層７を設ける構成とする。混合層７の平均屈折率を高くできるため、表面層の屈折率により規制される開口数を大とすることができ、解像度を高めることができ、またレンズ等との接触による耐久性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として照射して記録及び／又は再生を行う光記録媒体であって、
上記光記録媒体の光入射側の表面に、光透過性材料部中に、該光透過性材料部に比して高い屈折率を有する高屈折率材料部が混合された混合層が設けられて成る
ことを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
上記高屈折率材料部の屈折率ｎ１が、上記集光レンズの開口数ＮＡに対して
ｎ１＞ＮＡ
とされて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
上記高屈折率材料部が粒子より成り、
上記粒子の平均粒径は、上記光記録媒体に照射する光の上記混合層内における波長の１０分の１以下とされて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項４】
上記混合層と上記光記録媒体の記録部との間に、屈折率が一様な均質層が設けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項５】
上記均質層の厚さが、上記光記録媒体に照射する光の上記均質層内の波長の１０分の１以上とされて成る
ことを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
【請求項６】
上記混合層と上記均質層の厚さが０．５μｍ以上、１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
【請求項７】
上記高屈折率材料部としてＴｉＯ２微粒子が用いられている
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項８】
上記混合層の厚さが０．５μｍ以上、１０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項９】
上記混合層はスピンコートによって光記録媒体に塗布された
ことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項１０】
光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射して記録及び／又は再生を行う光記録再生方法であって、
上記光記録媒体は、光入射側の表面に、光透過性材料部中に、該光透過性材料部に比して高い屈折率を有する高屈折率材料部が混合された混合層を設ける構成とする
ことを特徴とする光記録再生方法。
【請求項１１】
上記高屈折率材料部の屈折率ｎ１が、上記集光レンズの開口数ＮＡに対して
ｎ１＞ＮＡ
とされて成る
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１２】
上記高屈折率材料部が粒子より成り、
上記粒子の平均粒径は、上記光記録媒体に照射する光の上記混合層内における波長の１０分の１以下とされて成る
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１３】
上記光源から出射される光の波長はおよそ４０５ｎｍである
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１４】
上記集光レンズの開口数が１．７である
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１５】
上記集光レンズは、ソリッドイマージョンレンズを有して構成されている
ことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を照射して記録及び／又は再生を行う光記録媒体及び光記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に代表される光（もしくは光磁気）記録媒体は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。これらの光記録媒体を記録再生するシステムでは、対物レンズが非接触で光記録媒体の表面と対向し、光記録媒体の記録面に形成された微少な凹凸や相変化材料の反射率変化構造、また光磁気記録方式の場合はカー回転角の変化する磁気ドメイン構造を検出して微少な記録マークを読み取っている。
近年、このような光記録媒体において、益々大容量化、高記録密度化が望まれていることから、より小さい記録マークを光記録媒体に形成し、それを高い解像度をもって読み出す技術が検討されている。
【０００３】
光記録媒体上に照射される光のスポットの大きさは、照射する光の波長をλ、光記録媒体上にこの光を集光する集光レンズの開口数をＮＡとすると、およそλ／ＮＡで与えられ、解像度もこの値に比例する。開口数ＮＡは、
ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ
である。ここで、ｎは媒質の屈折率、θは対物レンズの周辺光線の入射角度である。媒質が空気である以上ＮＡは１を超えることができず、解像度に限界がある。このため、光記録再生装置では、その光源、例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られている。
これに対し、１より大きい開口数を達成する手法として、エバネッセント波、すなわち界面から指数関数的に減衰する光を用いるいわゆるニアフィールド（近接場）光記録再生方式が提案されている。このニアフィールド光記録再生方式においては、集光レンズと光記録媒体の表面との間隙を非常に小さくする必要がある。
【０００４】
光記録媒体に近接場光を照射して記録再生を行う手法として、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）を用いた光記録再生方法が提案されている（例えば特許文献１、非特許文献１参照。）。
図２１は、このＳＩＬを近接場光照射部として用いた光記録再生装置の一例の概略構成図を示す。図２１に示すように、この光記録再生装置においては、光源２０、コリメータレンズ２１、ビームスプリッタ２２、偏光ビームスプリッタ２３、１／４波長板２４、光学レンズ２５及び近接場光照射部２６、この場合ＳＩＬがこの順に光軸上に配置される。そして、偏光ビームスプリッタ２３によって反射される光路上に第１の受光部２７が、またビームスプリッタ２２によって反射される光路上に第２の受光部２８が配置される。一点鎖線Ｃは光軸を示す。
【０００５】
このような構成の光記録再生装置において、光源２０から出射された光はコリメータレンズ２１により平行光とされてビームスプリッタ２２、偏光ビームスプリッタ２３を通過した後、１／４波長板２４により位相を波長の４分の１進められて光学レンズ２５、近接場光照射部２６、例えばＳＩＬによって光記録媒体１１０の記録面に近接場光として照射される。
光記録媒体１１０からの戻り光は、近接場光照射部２６、光学レンズ２５、１／４波長板２４を介して偏光ビームスプリッタ２３に入射される。ここで、光記録媒体１１０からの戻り光は１／４波長板２４を往路及び復路において通過して位相を波長の２分の１進められているため、偏光ビームスプリッタ２３によって反射されて、第１の受光部２７において受光される。
一方、近接場光照射部２６のこの場合ＳＩＬの端面で全反射される戻り光は、ＳＩＬの端面において偏光が変換されているため、偏光ビームスプリッタ２３を透過してビームスプリッタ２２により反射されて、第２の受光部２８において受光される。
【０００６】
すなわち図２１に示す光記録再生装置においては、第１の受光部２７において光記録媒体１１０の記録面に記録された情報が検出される。一方、第２の受光部２８においては、光記録媒体１１０と対向する近接場光照射部２６の光記録媒体１１０との距離によって変化する全反射戻り光が検出される。したがって、この第２の受光部２８において検出した戻り光量により、光記録媒体１１０の表面とＳＩＬ等の近接場光照射部２６の端面との距離、いわゆるギャップを検出することができる。
【０００７】
このような記録再生装置に用いる光記録媒体１１０としては、例えば図２２にその一例の概略断面構成図を示すように、ガラスやポリカーボネート（ＰＣ）等より成る基板１０１上に、Ａｌ等より成る反射膜１０２、ＳｉＯ２等より成る誘電体層１０３、ＧｅＳｂＴｅ等より成る相変化材料層１０４、ＳｉＯ２等より成る誘電体層１０５が順次積層形成された構造の相変化記録型の光記録媒体１１０や、または、図２３にその一例の概略断面構成図を示すように、ガラスやＰＣ等より成る基板１０１上に、記録情報に対応した凹凸ピットが形成され、その上にＡｌ等より成る反射層１０２が形成された再生専用型の光記録媒体１１０などが提案されている（例えば非特許文献２及び３参照。）。
【０００８】
ところで、このようなＳＩＬ等の近接場光照射部を用いる場合、その表面と光記録媒体の表面との間の間隔、いわゆるギャップは、照射する光の波長の１０分の１以下が望ましいということが報告されている（例えば非特許文献４参照。）。
このため、光記録媒体の表面にＳＩＬ等の近接場光照射部が衝突した場合など、情報が記録されている部分に傷が生じる恐れがある。このような不都合を抑制ないしは回避するために、図２４にその一例の概略断面構成を示すように、光記録媒体１１０の情報記録面の最表面に、厚さ１μｍ程度以上の保護層１０８を設ける構成が提案されている（例えば非特許文献５参照。）。図２４において、図２２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０００９】
この場合、図２４に示すように、近接場光照射部２６によって照射される光の焦点位置は、保護層１０８を通して記録再生層、図示の例では相変化材料層１０４の表面上となるように設定される。また、光記録媒体１１０の表面とＳＩＬ等より成る近接場光照射部２６の表面との間の間隔は、この場合においても照射する光の波長の１０分の１程度以下とする必要がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【非特許文献１】I. Ichimura et al., “Near-Field Phase-Change Optical Recording of 1.36 Numerical Aperture”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39, pp.962-967(2000)
【非特許文献２】M. Shinoda et al., “High Density Near-Field Optical Disc Recording”, Digest of ISOM2004, We-E-03
【非特許文献３】M. Furuki et al., “Progress in Electron Beam Mastering of 100Gb/inch2 Density Disc”, Japanese Journal of Applied Physics Vol.43, pp.5044-5046(2004)
【非特許文献４】K. Saito et al., “A Simulation of Magneto-Optical Signals in Near-Field Recording”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.38, pp.6743-6749(1999)
【非特許文献５】C. A. Verschuren et al., “Towards cover-layer incident read-out of a dual-layer disc with a NA=1.5 solid immersion lens”, Digest of ISOM2004, We-E-05
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前述の図２４において示す光記録媒体を用いる場合においては、保護層を設けるために、ＳＩＬ等の近接場光照射部との衝突による傷の発生や、汚損を抑制、回避することが可能となるが、開口数ＮＡを大とすることができないという問題が生じる。
これについて説明すると、この場合開口数ＮＡは、近接場光照射部２６この場合ＳＩＬの最大入射角（光軸ｃとなす内部入射角）をθとし、保護層１０８の屈折率をｎとすると、
ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ
と表される。つまり、この場合開口数ＮＡは、ｓｉｎθに保護層１０８の屈折率ｎを掛け算した値となるので、開口数ＮＡの値は保護層１０８の屈折率よりも大きくできないこととなる。
【００１２】
保護層として、ＳＩＬとの接触などに耐える機械的強度を得るためには、その厚さは少なくともサブミクロン以上は必要であると考えられる。またサブミクロン程度の厚さの層を形成する場合には、蒸着などの方法では作成時間がかかりすぎるため、スピンコートが可能である有機材料を保護層として用いることが望ましい。
しかしながら、スピンコートが可能であるような有機材料で、光記録媒体の保護層として適切な光透過性を有する材料としては、それほど高い屈折率のものは現状では見つからないという問題がある。
【００１３】
以上の問題に鑑みて、本発明は、近接場光照射部との接触などに対して耐久性を有する光記録媒体であり、かつ、所望の高い開口数を得ることの可能な光記録媒体を提供し、これを用いて安定した記録再生の可能な近接場光を用いる光記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として照射して記録及び／又は再生を行う光記録媒体であって、光記録媒体の光入射側の表面に、光透過性材料部中に、この光透過性材料部に比して高い屈折率を有する高屈折率材料部が混合された混合層を設ける構成とする。
また、本発明は、上述の光記録媒体において、高屈折率材料部の屈折率ｎ１を、集光レンズの開口数ＮＡに対して
ｎ１＞ＮＡ
として構成する。
また、本発明は、上述の光記録媒体において、混合層と光記録媒体の記録層との間に、屈折率が一様な均質層を設ける構成とする。
更に、本発明による光記録再生方法は、光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として光記録媒体に照射して記録及び／又は再生を行う光記録再生方法であって、上述の本発明構成の光記録媒体を用いることを特徴とする。
【００１５】
上述したように、本発明の光記録媒体においては、その光射側表面に、光透過性材料部中に、高屈折率材料よりなる高屈折率材料部を混合した混合層を設ける構成とするものである。このような構成とすることによって、混合層を保護層としての機能をもたせ、ＳＩＬ等の近接場光照射部との衝突などによる汚損を確実に抑制して耐久性を確保することができるとともに、この混合層には高屈折率材料部を混合することから、混合層全体の平均的な屈折率は、光透過性材料部を単一の材料より構成する場合と比べて高く、すなわち従来の保護層よりも高い屈折率とすることができる。したがって、上述したように開口数ＮＡは、近接場光照射部例えばＳＩＬの最大入射角をθとし、混合層の平均屈折率をｎｃとすると、
ＮＡ＝ｎｃ×ｓｉｎθ
と表されることから、開口数ＮＡを従来に比して大とし、高い解像度による安定した記録再生を実現できることとなる。
また特に、集光レンズの開口数ＮＡよりも、この高屈折率材料部の屈折率ｎ１を大とする場合は、混合層全体の平均的な屈折率を実質的に開口数ＮＡと同程度、あるいはそれ以上とすることも可能となり、より高い分解能をもってニアフィールド光記録再生を行うことが可能となる。
更に、本発明の光記録媒体において、混合層と光記録媒体の記録層との間に、屈折率が一様な均質層を設けることによって、光記録媒体の記録部に照射される光の焦点位置近傍において波面の乱れを抑制することができ、所望の解像度をもってニアフィールド光記録再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の光記録媒体及び光記録再生方法によれば、近接場光照射部との接触による耐久性を確保するとともに、高い光学的分解能をもってニアフィールド光記録再生を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
本発明による光記録媒体の実施形態例による概略断面構成図を図１〜図３に示す。本発明による光記録媒体１０は、光源からの光を開口数が１を超える集光レンズにより近接場光として照射して記録及び／又は再生を行うものであって、その光入射側の表面に、光透過性材料部７Ａ中に、この光透過性材料部７Ａに比して高い屈折率の材料より成る高屈折率材料部７Ｂが混合された混合層７が設けられる構成とする。
この高屈折率材料部７Ｂの材料としては、その屈折率ｎ１が、光記録媒体１０に記録及び／又は再生を行う際に近接場光を照射する集光レンズの開口数ＮＡに対して
ｎ１＞ＮＡ
である材料より構成することによって、混合層７全体の平均的な屈折率をより高くすることができる。
【００１８】
また、この高屈折率材料部７Ｂは粒子より構成してもよい。粒子状とする場合は、その平均粒径を、光記録媒体１０に照射する光の波長に比して小とすることにより、この混合層７中を通過する光の波面の乱れを抑制することができるという利点を有する。
【００１９】
図１に示す例においては、ガラス、ＰＣ等より成る基板１上に、記録情報に対応した凹凸ピットが設けられて記録部１１とされ、その上にＡｌ等より成る反射層２が設けられて成る。図示の例においては、混合層７と光記録媒体１０の記録部１１との間に、屈折率が一様な均質層６が設けられる例を示す。
【００２０】
また、本発明の光記録媒体１０は、記録部として凹凸ピットを設けるいわば再生専用型の光記録媒体のみでなく、その他の記録可能型、あるいは追記型などの光記録媒体にも適用することが可能であることはいうまでもない。
例えば図２に示すように、相変化型構成の光記録媒体１０に適用することも可能である。この場合は、基板１の上に、Ａｌ等より成る反射層２が形成され、更に、ＳｉＯ２等より成る誘電体層３、ＧｅＳｂＴｅ等より成る相変化材料層４、ＳｉＯ２等より成る誘電体層５が順次積層形成されて記録部１１が構成され、その上に、上述の図１と同様の構成の均質層６、混合層７を設ける構成としてもよい。
更に、例えば図３に示すように、相変化型構成の光記録媒体１０において、均質層６を設けることなく、記録部１１の誘電体層５の上に直接的に混合層７を設ける構成としても
良い。
【００２１】
一例として、前述の図２１において説明した近接場光を照射して記録及び／又は再生を行う光記録再生装置を用いて、本発明構成の光記録媒体に近接場光を照射した場合について検討した。
この例においては、光記録媒体１０に入射する光の波長を４０５ｎｍとし、集光レンズとして開口数ＮＡが１．７の集光レンズ、例えば光学レンズ及びＳＩＬを用いて近接場光を照射する場合として、光記録媒体１０としては、その表面に、屈折率ｎ２が１．５５の光透過性材料部７Ａに、屈折率ｎ１が２．５のＴｉＯ２微粒子より成る高屈折率材料部７Ｂが混合されて成る混合層７を形成した光記録媒体１０を用いた。
具体的には、ＴｉＯ２含有アクリル系ハードコート剤（ＪＳＲ(株)製、商品名「デソライトＺ７２５２Ｄ」、固形分濃度４５重量％、ＴｉＯ２：アクリル樹脂＝７５：２５（重量比））を、固形分濃度が３０重量％になるように、メチルイソブチルケトンとイソプロピルアルコールとの重量比１：１の混合溶媒で希釈して、コート剤を調製した。
このコート剤をスピンコートにより光記録媒体１０の記録部１１上に塗布した後、５００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線で硬化させて、混合層７を形成した。
【００２２】
すなわちこの場合、集光レンズの開口数ＮＡ（＝１．７）に対し、高屈折率材料部７Ｂの屈折率ｎ１を、
ｎ１＞ＮＡ
として構成した。
この高屈折率材料部７Ｂの微粒子の平均粒径を５ｎｍとし、また、体積充填率は３０％とすると、平均的な屈折率ｎｃは、光透過性材料部７Ａの屈折率をｎ２とすると、
ｎｃ＝√（（１−０．３）×ｎ２２＋０．３×ｎ１２）
＝√（（１−０．３）×１．５５２＋０．３×２．５２）
≒１．８９
と見積もることができる。
【００２３】
この場合、ＳＩＬからの収束光は波長の１０分の１以下の厚さの空気層を通して混合層に入射される。混合層を通過する光は、屈折率の異なる領域を通過することになるので強度や波面の細かな変化を引き起こすことになる。
図４Ａ及び図５Ａは、混合層を通過する光の断面及び焦点面における強度分布（電場の振幅分布）を解析した結果を示す図である。図４Ｂ及び図５Ｂは、それぞれ図４Ａ及び図５Ａに示す強度分布のスケールを示す。この解析のための計算では、混合層７の厚さを２１０ｎｍとし、高屈折材料部７Ｂの微粒子は、すべて同じ直径（５ｎｍ）とした。このように、微粒子の平均直径を入射する光の波長の１０分の１以下とすることによって、微粒子を混合することによる波面の乱れを抑制しているが、断面及び焦点面の分布ともにごく細かい強弱を生じていることがわかる。なお、微粒子の平均直径について詳細に検討した結果については後述する。
【００２４】
図６Ａ及び図７Ａは、解析のための一例として混合層７の厚さを１６０ｎｍとし、混合層７と光記録媒体の記録部１１における焦点面までの間に、厚さ約５０ｎｍの屈折率が一様な均質層６を設け、この均質層６を光透過性材料部７Ａと同材料、すなわち屈折率１．５５の均質な媒質として構成し、混合層７及び均質層６を通過する光の断面及び焦点面における強度分布（電場の振幅分布）を解析した結果を示す図である。図６Ｂ及び図７Ｂは、それぞれ図６Ａ及び図７Ａに示す強度分布のスケールを示す。
このように、均質層６を設ける場合においては、混合層７中では細かい強弱が生じているが、均質層６へ抜けると同時にほぼ滑らかな強度分布に変化することがわかる。
【００２５】
図８は、上述の各例と同様の光学系、すなわち開口数ＮＡ＝１．７とした場合の異なる構造の光記録媒体の焦点面における光強度分布の計算例を示したものである。
図８中ａ（実線に×印）は、ｎ＝１．５５（＜ＮＡ）の屈折率を持つ均質な媒質中に焦点を結んだ場合の光強度分布、ｂ（実線のみ）は、ｎ＝１．８３５（＞ＮＡ）の屈折率をもつ均質な媒体中に焦点を結んだ場合の光強度分布である。ａすなわち屈折率ｎ＝１．５５の場合には、開口数ＮＡより屈折率が小さいため、この屈折率の値で解像度が制限されてスポットサイズが大きくなっていることがわかる。前述の図６Ａにおいて示す例、すなわち平均屈折率が１．８９の混合層及び屈折率が１．５５の均質層を設けた光記録媒体の焦点面における強度分布を図８中ｃ（○印のみ）で示す。このｃの例（○印のみ）は、図８中ｂで示す屈折率ｎ＝１．８３５の曲線に近く滑らかな分布となり、すなわち高屈折率材料により表面を構成した光記録媒体と同程度の解像度が得られることがわかる。
つまり、この結果から、焦点面での波面の乱れを抑制するために、焦点面近傍に均質層を設ける場合においても、高屈折率材料のみで表面層を構成する場合と同様の高解像度が得られることがわかる。
【００２６】
図９は、均質層の厚さを変化させた各光記録媒体における焦点面での光強度分布の計算例を示したものである。各例ともに、均質層の屈折率は１．５５とした。図９中ｄ（実線のみ）は均質層の厚さｔを５５ｎｍとした場合、ｅ（実線に□印）は均質層の厚さｔを３０ｎｍとした場合、ｆ（実線に×印）は均質層の厚さｔを５ｎｍとした場合を示す。
この結果、均質層の厚さｔは３０ｎｍ以上程度あれば焦点面での光強度分布は滑らかになることがわかる。すなわち、入射光の波長が４０５ｎｍで均質層の屈折率が１．５５であるから、３０ｎｍの厚さは、およそ均質層内の波長（＝４０５／１．５５）の１０分の１であり、すなわち媒質である均質層中の光の波長の１０分の１程度に相当する。
したがって、本発明において、均質層を設ける場合は、その厚さを均質層中の光の波長の１０分の１以上に選定するものである。
【００２７】
なお、均質層としては、屈折率が一様な材料であればよく、例えば前述の図３に示す構成の相変化型構成の光記録媒体における相変化材料層上の誘電体層と同一材料でもよい。すなわち、この誘電体層の厚さが、誘電体層中の光の波長の１０分の１以上であれば、同様の効果が得られ、誘電体層上に直接的に混合層を設ける図３に示す構成とする場合においても、焦点面での光強度分布を滑らかにすることができ、所望の解像度のニアフィールド光記録再生を実現することが可能となる。
【００２８】
上述の例においては、光透過性材料部として屈折率１．５５の材料を用いる例を示したが、光透過性材料部は、前述したように、光記録媒体の保護層としての機能をもたせるためには、サブミクロン程度以上の厚さが必要であり、光記録媒体の製造にあたって生産性を考慮すると、スピンコート等により作製することが可能な樹脂材料等を用いることが望ましく、例えば屈折率が１．４９のポリメチルメタクリレート、屈折率が１．５８のＰＣなどを用いることができる。
また、高屈折率材料部としては、上述の屈折率２．５のＴｉＯ２に限定されることなく、その他集光レンズの開口数に比して高い材料であり、また所望の光透過率を有する材料であればよい。
【００２９】
また、混合層の厚さ、または均質層を設ける場合は混合層と均質層のトータルの厚さは、光記録媒体１０の表面において接触などに対する耐久性を保持するためには、厚いほうが望ましく、実用上は例えば０．５μｍ程度以上であることが望ましい。しかしながら、厚すぎる場合は、光記録媒体１０の表面でのスポット径が大きくなってしまい、近接場光を照射する例えばＳＩＬより成る近接場光照射部２６の先端の面積を大とする必要が生じてしまう。このため、近接場光照射部２６と光記録媒体１０との傾きマージンが確保できなくなる恐れがある。したがって、混合層の厚さ、もしくは混合層と均質層の厚さの和は、実用上は１０μｍ以下に抑えることが望ましい。
【００３０】
次に、上述した混合層中の高屈折率材料部の大きさについて検討した結果を説明する。
以下の検討例では、図１０に示す光学系を用いる条件とした。すなわち図２１において説明した光学系の一部を構成するものであり、偏光ビームスプリッタ２３、１／４波長板２４、光学レンズ２５及び近接場光照射部２６、この場合ＳＩＬがこの順に光軸上に配置される。そして、偏光ビームスプリッタ２３によって反射される光路上に受光部２９が配置される。一点鎖線Ｃは光軸を示す。光源（図示せず）からの光は偏光ビームスプリッタ２３を通過した後、１／４波長板２４により位相を波長の４分の１進められて光学レンズ２５、近接場光照射部２６、例えばＳＩＬによって光記録媒体１０の記録面に近接場光として照射される。光記録媒体１０からの戻り光は、近接場光照射部２６、光学レンズ２５、１／４波長板２４を介して偏光ビームスプリッタ２３に入射される。ここで、光記録媒体１０からの戻り光は１／４波長板２４を往路及び復路において通過して位相を波長の２分の１進められているため、偏光ビームスプリッタ２３によって反射されて、受光部２９において受光される。
【００３１】
このような光学系によって前述の図１に示す光記録媒体における混合層を通して反射層に集光し、再度混合層を通して近接場光照射部を介して光学レンズ上に戻ってくる光を計算する。この例においては反射層に凹凸を設けず、ミラー面とした。
図１１は計算に用いた混合層内部の高屈折率材料部７Ｂ、この場合粒子のパラメータである。粒子の直径をｄとし、粒子が混合層の面内の２方向及び法線方向（光軸方向）にそれぞれＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚの間隔をもって配列され、その平均ばらつき量をそれぞれδｘ、δｙ、δｚとすると、第１の例においては、
ｄ＝２１ｎｍ
Ｐｘ＝Ｐｙ＝Ｐｚ＝２８ｎｍ≒４ｄ／３
δｘ＝δｙ＝δｚ＝０±７ｎｍ≒０±ｄ／３
とし、第２の例においては、
ｄ＝７０ｎｍ
Ｐｘ＝Ｐｙ＝Ｐｚ＝９１ｎｍ≒４ｄ／３
δｘ＝δｙ＝δｚ＝０±２１ｎｍ≒０±ｄ／３
とした。なお、入射光の波長はどちらも４０５ｎｍ、光学レンズ及び近接場光照射部の複合的な開口数は１．７とした。
【００３２】
図１２及び図１３においては上述の第１の例、すなわち粒子サイズが２１ｎｍの場合の電場の断面における振幅分布及び平面における振幅分布を示す。また、図１４及び図１５においては上述の第２の例、すなわち粒子サイズが７０ｎｍの場合の電場の断面における振幅分布及び平面における振幅分布を示す。図１２及び図１４において、Ｓは反射層表面、矢印Ｌｉは入射光の入射方向を示す。
【００３３】
また、図１６は上述の第１の例すなわち粒子サイズが２１ｎｍの場合において、混合層中を光スポットが横切った場合の信号出力を示したものであり、図１７は第２の例すなわち粒子サイズが７０ｎｍの場合に混合層中を光スポットが横切った場合の信号出力を示したものである。比較のために、混合層を設ける場合の平均屈折率とほぼ同一の屈折率をもつ一様な保護層をもつ光記録媒体を横切った場合の信号レベルを実線ｍとして示す。
図１６及び図１７の結果を比較することにより、粒子サイズが大きい場合にノイズ信号レベルが極めて大きくなることがわかる。
【００３４】
次に、ノイズ信号がどこまで許されるかを知るために、記録層２層の光記録媒体、この場合Blu-ray Disc（商標）の規格による構成とした光記録媒体において、記録層の層間隔を変えたときの再生信号ジッターとＳＮＲを計算した結果を図１８及び図１９にそれぞれ示す。
ＳＮＲは、２層のうちノイズとなる１層がない場合の信号パワーに対して、ノイズとなる１層がある場合の信号の変動分の信号パワーをデシベルで示したものである。再生信号ジッターは、（１，７）変調と呼ばれるランダム信号をデジタル化する場合に、デジタル化のスレショールドレベルを横切る信号の時間変動の偏差を示したものであり、この値が大きいと、デジタル化においてエラーが生ずる。
図１８より、層間隔が５μｍ以下になると再生信号ジッターが急激に劣化し、そのときのＳＮＲは、図１９から−２７ｄＢであることがわかる。
【００３５】
次に、図１６、図１７と同様な計算を高屈折率材料部である粒子のサイズを変えて行い、ＳＮＲを計算した結果を図２０に示す。図１８及び図１９の結果からデジタル化において許されるＳＮＲが２７ｄＢ以下であることから、図２０の計算結果から明らかなように、粒子サイズはほぼ２２ｎｍ程度以下とすることが良好なデジタル信号の記録再生に必要となることがわかる。
【００３６】
ところで、混合層中の平均的な光の波長は、（真空中波長）／（カバーの平均屈折率）となる。
上記計算例では、光透過性材料部の屈折率は１．５５、粒子の屈折率は２．５であり、粒子の体積充填率を０．３としたので、平均屈折率Ｎａｖｅは、
Ｎａｖｅ＝２．５×０．３＋１．５５×（１−０．３）
＝１．８３５
となる。したがって、混合層中での平均的な光の波長はこの場合、
４０５／１．８３５＝２２１（ｎｍ）
となるので、粒子サイズが２２ｎｍ程度以下とすることは、ほぼ媒質中の波長の１０分の１以下とすることに相当する。したがって、光源の波長、開口数ＮＡなどの異なる光学系であっても、粒子サイズが混合層中の平均的な波長のほぼ１０分の１以下であれば、ノイズ信号は小さく、再生信号のデジタル化への影響を小さくすることができるといえる。
【００３７】
以上説明したように、本発明の光記録媒体においては、比較的屈折率が高い高屈折率材料部、望ましくは集光レンズの開口数ＮＡよりも高い屈折率の材料より成る高屈折率材料部を光透過性材料部に混合した混合層を光記録媒体の表面に設けることから、混合層の平均屈折率を、従来の光記録媒体における保護層よりも大とすることができ、光記録媒体の表面の屈折率を集光レンズの開口数ＮＡよりも高くすることが可能となり、高い解像度をもって、ニアフィールド光記録再生を行うことが可能な光記録媒体を提供することができる。
【００３８】
またこのように、光記録媒体の表面に混合層を設けることによって、ＳＩＬなどの近接場光照射部との衝突などに対する耐久性を確保することができ、凹凸ピットや相変化材料等を含む記録部の保護が可能であり、安定したニアフィールド光記録再生が可能な光記録媒体、光記録再生方法を提供することができる。
【００３９】
また、本発明の光記録媒体において、高屈折率材料部を微粒子とし、その平均直径を光透過性材料部内の光の波長より小さくすることによって、この混合層を伝播する光の波面の乱れを抑制することができる。
特に、粒子状等の高屈折率材料部の大きさを混合層内の平均波長の１０分の１以下とすることにより、混合層中を光スポットが横切ったときに生ずるノイズ信号の再生信号のデジタル化への影響が小さいので、高開口数を達成し、且つノイズレベルの低い再生信号による高密度記録再生が可能になる。
【００４０】
また更に、混合層と記録部との間に屈折率の一様な均質層を設けることによって、光強度分布の揺らぎを更に防ぎ、平均的な高い屈折率を実現でき、かつ焦点面での光強度分布を滑らかな分布とすることができるので、高い開口数による確実な高密度記録再生が可能になる。
【００４１】
なお、本発明による光記録媒体及び光記録再生方法は、上述の各例に限定されるものではなく、例えば近接場光照射部として、上述のＳＩＬのほか、ＳＩＭ（Solid Immersion Mirror）を用いることも可能であり、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光記録媒体の一実施形態例の概略断面構成図である。
【図２】本発明の光記録媒体の一実施形態例の概略断面構成図である。
【図３】本発明の光記録媒体の一実施形態例の概略断面構成図である。
【図４】Ａは本発明の光記録媒体の一実施形態例における入射光の深さ方向の強度分布を示す図である。Ｂは光量の強度を示す図である。
【図５】Ａは本発明の光記録媒体の一実施形態例における入射光の平面強度分布を示す図である。Ｂは光量の強度のスケールを示す図である。
【図６】Ａは本発明の光記録媒体の一実施形態例における入射光の深さ方向の強度分布を示す図である。Ｂは光量の強度のスケールを示す図である。
【図７】Ａは本発明の光記録媒体の一実施形態例における入射光の平面強度分布を示す図である。Ｂは光量の強度のスケールを示す図である。
【図８】本発明における光記録媒体及び比較例による光記録媒体の光強度分布を示す図である。
【図９】本発明における光記録媒体及び比較例による光記録媒体の光強度分布を示す図である。
【図１０】光学系の一例の概略構成図である。
【図１１】計算例に用いた高屈折率部のパラメータの説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態例に係る光記録媒体の断面における電場の振幅分布を示す図である。
【図１３】比較例による光記録媒体の平面における電場の振幅分布を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態例に係る光記録媒体の断面における電場の振幅分布を示す図である。
【図１５】比較例による光記録媒体の平面における電場の振幅分布を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態例に係る光記録媒体の信号出力を示す図である。
【図１７】比較例による光記録媒体の信号出力を示す図である。
【図１８】２層記録媒体における記録層の層間隔に対する再生信号のジッターを示す図である。
【図１９】２層記録媒体における記録層の層間隔に対する再生信号のクロストークを示す図である。
【図２０】混合層中の粒子直径に対するＳＮＲを示す図である。
【図２１】近接場光を用いる光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２２】近接場光を用いる光記録媒体の一例の概略断面構成図である。
【図２３】近接場光を用いる光記録媒体の一例の概略断面構成図である。
【図２４】近接場光を用いる光記録媒体の一例の概略断面構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１．基板、２．反射層、３．誘電体層、４．相変化材料層、５．誘電体層、６．均質層、７．混合層、７Ａ．光透過性材料部、７Ｂ．高屈折率材料部、１０．光記録媒体、１１．記録部、２０．光源、２１．コリメータレンズ、２２．ビームスプリッタ、２３．偏光ビームスプリッタ、２４．１／４波長板、２５．光学レンズ、２６．近接場光照射部、２７．第１の受光部、２８．第２の受光部、２９．受光部、１０１．基板、１０２．反射層、１０３．誘電体層、１０４．相変化材料層、１０５．誘電体層、１０８．保護層、１１０．光記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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